翡翠水庫上游集水區水質趨勢分析與迴歸模式建立

本研究藉由長期之水質監測資料與流量資料,結合地理資訊系統針對多尺度範圍內土地利用與平均坡度之分析,探討影響翡翠水庫上游集水區水質趨勢變化的因素與建立預測水質之迴歸模式。水質趨勢分析是以無母數方法中之季節性趨勢分析(seasonal Kendall test),檢定翡翠水庫集水區之DO、SS、TP、NH3-N、BOD、大腸桿菌群以及pH值共7項水質參數是否具有遞增或遞減之趨勢存在。為探討1996至2005年間北宜高速公路開發工程對集水區水質可能造成之衝擊,以2006年為基準年,探討水質趨勢變化之差異。結果顯示北宜高速公路之施工會造成北勢溪下游測站與魚逮魚堀溪上測站之SS與pH值顯著上升,且各測站之DO濃度皆顯著下降。除原觀測值之趨勢分析外,本研究亦以流量校正趨勢探討近期之水質變異情形,結合多尺度土地利用與水質變異之迴歸分析,探討水質與土地利用之相關性。流量校正趨勢能進一步指出當地水質之變化是否為人為污染所造成,而從2006~2009年流量校正趨勢結果,得知魚逮魚堀溪與北勢溪下游之TP濃度有顯著上升之趨勢,NH3-N濃度於魚逮魚堀溪下游亦為顯著上升,表示此地區之河岸兩側高密度茶園與農業耕作可能為造成當地水體之營養鹽濃度上升之主要原因。最後探討多尺度土地利用與水質變異之相關性。結果顯示多尺度土地利用分析所建構之水質推估模式,能有效解釋土地利用之區域性差異,可能造成大腸桿菌群濃度與BOD濃度之變異情形。以距測站之500公尺局部範圍內之土地利用分析結果建構之BOD濃度推估模式具有最佳之解釋能力(R2=0.967)。而平均坡度因子之加入,能有效提升多尺度土地利用建構之水質推估模式之解釋能力,尤以300公尺之河岸範圍尺度下之土地利用與平均坡度所建構之TP濃度推估模式有最佳之解釋能力(R2=0.823)。而坡度因子亦能提升距測站1000公尺之局部範圍尺度之土地利用建構之大腸桿菌群濃度推估模式之解釋能力(R2=0.954)。本研究針對集水區水質之趨勢探討結合多尺度土地利用與平均坡度建構之水質推估模式,能有效評估集水區內之長期工程開發與土地利用情形對於集水區水質所造成之衝擊,透過水質之時序資料分析與多尺度土地利用,以及平均坡度所建構之水質推估模式,能針對水質受人為開發所造成之衝擊做整體性評估,並對後續集水區之土地利用規劃及管理給予一參考指標。

作者:吳筱婷